CPLD在TMS320F2812系統中的應用

1 引言

　　TMS320F2812是美國德州儀器公司推出的C2000 家族中最新一代產(chǎn)品。先進(jìn)的內部和外設結構使得該處理器主要用于大存儲設備管理、高性能的控制場(chǎng)合。在F2812構成的應用系統中，需要設計一些邏輯控制電路來(lái)保證系統正常有序地工作。這里，我們采用CPLD 來(lái)設計外圍電路的譯碼及邏輯控制，使DSP 系統達到小型化、集成化和高可靠性。

　　2 CPLD在TMS320F2812系統中的應用

　　2.1 TMS320F2812介紹

　　TMS320F2812 數字信號處理器是在F24X的基礎上開(kāi)發(fā)的高性能定點(diǎn)芯片。能夠運行24x 開(kāi)發(fā)的代碼程序，并且F2812 采用32bit 操作大大提高了處理能力。它的主要特點(diǎn)如下：

　　采用高性能的靜態(tài)CMOS 技術(shù)，主頻可以工作在150 MHZ(時(shí)鐘周期可達6.67ns);

　　高性能的 32 位中央處理器，可以進(jìn)行16 位X16 位以及32 位X32 位的乘且累加操作;

　　片內大容量存儲器，128 K×16 bits 的Flash 和18 K×16 bits 的數據/程序存儲器;

　　高速外設接口，最多可擴展1.5 M×16 bit 存儲器;

　　3 個(gè)32-bit CPU 定時(shí)器，其中CPU 定時(shí)器1 和CPU 定時(shí)器2 被保留用作實(shí)時(shí)操作系統OS。CPU 定時(shí)器0 可供用戶(hù)使用，作為獨立的，全局性的定時(shí)中斷控制;

　　具有 12-bit 的 ADC 流水線(xiàn)變換時(shí)間最小60 ns，單變換200 ns;可選擇兩個(gè)時(shí)間管理器觸發(fā)功能;

　　改進(jìn)的 eCAN 2.0B 接口模塊;

　　多種串行通信接口(2 個(gè)UART、1 個(gè)SPI 及1 個(gè)MCBSP);

　　高性能低功耗，采用1.8V 內核電壓和3.3V外圍接口電壓;

　　2.2 硬件結構介紹

　　我們采用 Alter 公司的EPM7064S 芯片來(lái)完成內部邏輯管理及與總線(xiàn)接口工作。該芯片采用快閃存儲技術(shù)(FastFLASH)，功耗較低。宏單元數達到64 個(gè)，完全滿(mǎn)足設計的邏輯要求。引腳到引腳的延時(shí)為4ns,計數器頻率可達151MHZ。其輸出電壓為3.3V 或5V，可以通過(guò)設置VCCIO 引腳來(lái)選擇不同的輸出電壓。I/O 引腳可接受5V、3.3V 和2.5V 的混合電壓輸入，在多電源混合系統中，這一特性非常有用，可以節省大量的電平轉換器。

　　TMS320F2812 應用系統需要外擴一些必要的電路，包括支持內部程序運行的RAM 和EEROM，以及D/A 轉換電路等，其系統結構框圖如圖1 所示：

2.2.1 數模轉換器的應用

　　在 TMS320F2812 中，片外擴展是通過(guò)TMS320F2812 中的外設接口XINTF 來(lái)實(shí)現的。

　　它類(lèi)似于C240X 的外部接口，但也做了改進(jìn)：

　　(1)在C240X中，程序存儲空間、數據存儲空間和I/O 空間映射在相同的地址(0000~FFFF)，對它們的訪(fǎng)問(wèn)通過(guò)控制線(xiàn)( DS , PS , IS )來(lái)區分;而在F2812 中，外部存儲器接口分成了5個(gè)固定的存儲映像區域，可尋址1MB 的片外存儲器空間，具有獨立的地址，沒(méi)有了控制線(xiàn)( DS , PS , IS )。

　　(2) 每個(gè) F2812 的XINTF 區都有一個(gè)片選信號。其中，有的區域的片選信號在內部是“與”在一起的，組成了一個(gè)共享的芯片選擇，比如XZCS0 和XZCS1共享一個(gè)片選信號XZCS0AND1，XZCS6和XZCS7共享一個(gè)片選信號XZCS6AND7。在這種方式下，同一個(gè)存儲器可被連到兩個(gè)區或者我們可以用外部譯碼邏輯來(lái)區分這兩個(gè)區。

　　(3)5 個(gè)固定的存儲映像區域的每一個(gè)區還可以分別指定等待狀態(tài)數，選通信號的建立時(shí)間，激活時(shí)間和保持時(shí)間。這些特征使得接口與外部存儲器及外設脫離了聯(lián)系，可以靈活獨立地進(jìn)行外部擴展。在本次設計中，除了液晶除了液晶顯示模塊和鍵盤(pán)外，所有的外擴寄存器和存儲器全部映射在XINTFZONE 2(0x080000~0x0FFFFF)譯碼的空間內。我們使用了DAC7625 作為數模轉換芯片，該芯片為4 通道12 位雙緩沖的DAC 芯片，工作電壓可以是+5V 或-5V～+5V 的模擬電壓。

　　輸出電壓是0～3.3V 的直流電壓。功能框圖如圖2 所示：

　　其中，DAC7625 芯片中LDAC 引腳為載入DAC 引腳，當為低電平時(shí)，所有寄存器為透明，保持寄存器里的數據送到轉換器輸出通道;A1、A0 引腳為寄存器選擇引腳，CPLD根據地址總線(xiàn)譯碼選通不同的A1、A0 組合，從而將1 ~ 4 通道的保持寄存器映射到0xC0000~0xC0003 的地址空間。此外，我們還設計了傳送寄存器(DACTLR)，映射地址為0xC0004,這個(gè)寄存器的所有數據位都無(wú)效，既不可讀也不可寫(xiě)。對這個(gè)寄存器執行任何讀或寫(xiě)操作都會(huì )產(chǎn)生一個(gè)內部信號，將LDAC 引腳置為低電平，啟動(dòng)轉換器工作。其中，整個(gè)譯碼邏輯都是由CPLD 芯片完成。下面介紹譯碼邏輯的部分VHDL 語(yǔ)言描述：